电容层析成像（Electrical Capacitance Tomography,简称ECT）是一种可视化多相流参数检测技术。由于其具有非侵入性、时间分辨率高、无辐射、适用范围广、成本低廉等优点,在涉及气固两相流、气液两相流以及三相流等相关应用领域得到了广泛的关注和研究。ECT传感器本身存在的灵敏度低且空间分布不均匀、输出信号动态范围大等问题,不仅影响图像重建质量,还对数据采集系统提出了很高的要求。ECT数据采集电路在兼顾高灵敏度、高分辨率、高信噪比的同时,还要能适应很大的输入动态范围,这导致ECT数据采集电路一直是系统研发中的一个重点和难点。因此,优化ECT传感器输出特性对于提高图像重建质量和降低数据采集系统设计难度均具有重要意义。本课题针对传统ECT传感器输出动态范围大、灵敏度低等缺点,提出了基于隔离电极技术的ECT传感器输出特性优化方案,可有效降低ECT传感器输出动态范围,提高整体灵敏度。将隔离电极技术引入组合电极ECT传感器,进一步降低传感器输出动态范围,同时提高成像质量。本文提出的非对称式隔离电极组合ECT传感器动态范围可低至5.82,相对灵敏度高达2.91。研制了一套ECT数据采集电路,本套微弱电容信号采集电路具有较高的灵敏度和数据采集速度,以及很高的分辨率。其测量灵敏度为64mV/fF,数据采集速度可达793帧/s,分辨率高达4.8aF。搭建了气固两相流静态实验平台,对传感器输出特性优化结果和研制的数据采集电路进行实验验证。实验结果显示,本文对ECT传感器输出特性优化研究的结果符合理论预期,设计制作的ECT数据采集电路性能符合使用要求。本文提出的ECT传感器输出特性优化方案为ECT传感器的改进提供了一条新思路,有助于将ECT技术推向实用化。研发的ECT数据采集电路较为可靠,可配合相关软件投入实际应用,也为课题组后续研究奠定了基础。